Detectores. Contenido

Transcripción

1 Detectores NOTA Las maquetas de OPITEC, una vez terminadas, no deberían ser consideradas como juguetes en el sen- tido comercial del término. De hecho, se trata de material didáctico adecuado para un trabajo pedagó- gico. Los menores sólo deben realizar los trabajos relacionados con este kit bajo la supervisión de un adulto. No apto para niños menores de 36 meses, ya que existe riesgo de asfixia. Contenido Detector de humedad Detector de contacto Interruptor temporizador Detector de luz Detector de calor 1

2 Materiales suministrados 1 Resistencia de 1,8 kohm 1 Resistencia de 6,8 kohm 1 Termistor NTC de 4,7 kohm 1 Potenciómetro de 10 kohm 1 Fotorresistencia LD Transistores BC Bombilla de 3,8 V y 0,07 A 1 Condensador electrolítico de 1000 nf 1 Soporte para bombillas E 10 1 Pletina de bronce de 50 x 5 mm 10 Chinchetas latonadas 1 Contrachapado de madera de 80 x 80 x 8 mm 2 Pinzas cocodrilo cableadas 1 Hilo eléctrico de 500 mm INTRODUCCION Un detector es un componente electrónico que detecta ciertos fenómenos físicos como la luz, el calor, la conductibilidad, etc. En este kit se estudiarán tanto desde el punto de vista teórico como del práctico los detectores más habituales. Para cada montaje se dará un ejemplo de aplicación práctica. INSTRUCCIONES DE MONTAJE Los circuitos electrónicos de las experiencias se montan sobre un contrachapado de madera. Las chinchetas clavadas en el contrachapado harán de puntos de contacto sobre las que se podrán soldar los componentes. La conexión a la pila se hará con las dos pinzas cocodrilo suministradas. NOTA: Las chinchetas no deben clavarse en la base con los dedos ya que hay riesgo de herirse. Hacerlo con un martillo. 2

3 DETECTOR DE HUMEDAD Fijar primero las chinchetas en el contrachapado en la posición indicada en la figura. A continuación soldar los componentes indicados en las chinchetas. Los hilos conectados a los contactos 1 y 2 sirven de detectores de humedad. La separación entre sus extremos no debe ser mayor de 10 mm. Transistor BC 548 (o equivalente) Resistencia de 1,8 kohm (marrón, gris, rojo) 1 2 unos 10 mm de separación Funcionamiento del montaje Cuando se conecta la pila (máximo de 6 V), existe entre los dos hilos del detector una tensión de alrededor 0,8 V. La caída de tensión esta provocada por la resistencia de base. Cuando se ponen en contacto los dos hilos del detector, se desbloquea el transistor y la bombilla se enciende. Pero queremos que este montaje nos sirva como detector de humedad. Cuando se sumerge el detector en el agua, estando las terminales separadas entre sí un máximo de 10 mm, una débil corriente circula de un hilo al otro y la bombilla se enciende. Dado que esta corriente es más débil que en caso de contacto directo entre ellos, la bombilla brilla menos. Sin la resistencia de base, la bombilla podría brillar mas pero en este caso, el transistor no estaría protegido de un contacto accidental de los dos hilos y se destruiría. La resistencia de base es pues, una resistencia de protección. Utilizando un montaje Darlington (interruptor sensible), la sensibilidad del detector aumenta muchisimo. Esquema eléctrico unos 10 mm 1 R 2 T L P L = Bombilla 3,8V / 0,07 A T = Transistor R = Resistencia 1,8 kohm P = Pila de 4,5 V 3

4 Aplicaciones técnicas Estos detectores se utilizan para controlar niveles de agua. Se puede detectar la presencia de agua o controlar las bajadas y subidas de un nivel. Se puede de esta forma poner en marcha una bomba en caso de inundación o cortar el suministro de agua en caso de desbordamiento, etc. A nivel domestico probar de utilizarlo como detector de llenado de la bañera o para controlar la humedad de una jardinera. El transistor es necesario porque la resistencia del liquido es tan grande que la corriente que pasa en muy débil y no es suficiente para encender la bombilla. El transistor se emplea como amplificador de corriente. La débil corriente que llega a la base del transistor genera una fuerte corriente en el colector, que enciende la bombilla. DETECTOR DE HUMEDAD MEJORADO Fijando las chinchetas en el contrachapado como se indica en la figura y soldando los componentes indicados se obtendría un detector de humedad mejorado. (la segunda bombilla y su soporte no se suministran en el kit). Este montaje permite detectar dos estados diferentes. Se puede por ejemplo detectar los niveles de llenado de dos depósitos diferentes. Las sondas serian los terminales 1 y 2 para uno y 1 y 3 para el otro. NOTA: Observación para todos los montajes de este kit En todos los montajes se puede sustituir la bombilla por un relé, pudiéndose conectar así a otros circuitos. En este caso hace falta conectar en paralelo al relé un diodo universal para proteger al transistor de las perturbaciones de retorno en el momento de bloqueo. 4

5 DETECTOR DE CONTACTO Fijar las chinchetas en el contrachapado como se indica en la figura y soldar los componentes. Poner especial atención en la conexión de los transistores. Las chinchetas 1 y 2 sirven de contacto sensitivo por lo que han de estar separadas aproximadamente 1 cm. Transistor BC 548 (o equivalente) Resistencia R1 = 1,8 kohm (marrón, gris, rojo) Resistencia R2 = 6,8 kohm (azul, gris, rojo) T 1 T Funcionamiento del montaje En este montaje, es suficiente tocar simultáneamente los contactos 1 y 2 con un dedo para que la bombilla se encienda. La resistencia del dedo seco es tan grande que solo deja pasar una corriente muy débil. Para amplificar esta corriente, el montaje anterior de detección de humedad no seria suficiente. Se ha de hacer un circuito que de una mayor amplificación. Este circuito se realiza con dos transistores. La forma de conectar los dos transistores se denomina montaje Darlington. En el montaje Darlington, la corriente del emisor del primer transistor sirve de corriente de base al segundo transistor. Supongamos que cada transistor (1 y 2) solo proporciona una amplificación de 80: A1 = A2 = 80 En el montaje Darlington estas amplificaciones se multiplican la una por la otra, siendo la amplificación total (A) del circuito: A = A1 x A2 = 80 x 80 = que es muy superior a la de un solo transistor. Volvamos al montaje: Cuando se conecta una pila al montaje (máximo de 6 V), es suficiente tocar con un dedo los dos contactos (1 y 2 ) para que la bombilla se ilumine. En efecto una débil corriente circula a través de la resistencia R1 y por el dedo hacia la base del transistor T1, este se desbloquea y su corriente del emisor sirve de corriente de base del transistor T2 que se desbloquea y se enciende la bombilla. Ello se debe a la gran amplificación que se da a la pequeña corriente que circula por el dedo. 5

6 Esquema eléctrico 1 2 T 1 T2 T1 y T2 = Transistores BC 548 R1 = Resistencia de 1,8 kohm R2 = Resistencia de 6,8 kohm Aplicaciones técnicas del montaje Este tipo de interruptor que para accionarlo basta con apoyar un dedo, existe en numerosos aparatos eléctricos. En una televisión por ejemplo, donde es suficiente tocar ligeramente el botón para cambiar el programa u otra función y lo mismo sucede en los mandos a distancia. Estos interruptores son también muy interesantes para los aparatos que utilizan los disminuidos físicos ya que les facilita su accionamiento. En definitiva el interruptor sensitivo es útil para todo tipo de mandos de aparatos eléctricos en los que se desee el máximo confort. EL INTERRUPTOR TEMPORIZADOR Fijar las chinchetas en el contrachapado como se indica en la figura y soldar los componentes. Poner especial atención a las conexiones del transistor y del condensador. Para confeccionar el interruptor, utilizar la pletina de bronce. En un extremo darle forma de escalón y soldarla a una chincheta de forma que el otro extremo se sitúe encima de la segunda chincheta, sin tocarla. Para cerrar el interruptor, será suficiente presionar hacia abajo la pletina. Se interrumpirá solo al levantar el dedo. Resistencia 1,8 kohm (marrón, gris, rojo) 1000µF 1000µF Condensador 1000 nf, que puede tener una de las dos formas. Asegurar la conexión con la polaridad correcta Interruptor R C T 6

7 Funcionamiento del montaje Después de conectar la pila (máximo de 6 V), la bombilla esta apagada. Cuando se cierra el interruptor, una corriente circula en la base del transistor y la bombilla se enciende. Al mismo tiempo el condensador electrolítico se carga. Cuando se suelta el interruptor, la bombilla continua encendida, Porqué? El condensador cargado se descarga ahora a través de la resistencia hacia la base del transistor. La corriente de descarga se debilita progresivamente, la bombilla brilla cada vez mas débilmente hasta que el transistor se bloquea y la bombilla se apaga. La duración de la descarga del condensador electrolítico permite alargar la duración de la iluminación mientras que una resistencia más pequeña la disminuye ya que el condensador se puede descargar mas rápidamente. Esquema eléctrico Interruptor R T T = Transistor BC 548 R = Resistencia 1,8 kohm C = Condensador 1000 nf Aplicaciones técnicas del montaje C Estos mecanismos temporizadores se utilizan cuando se precisan duraciones regulares. Por ejemplo para fijar el ritmo de una lampara intermitente para mantener encendida una bombilla durante cierto tiempo (luz de la escalera), programar una lavadora, fijar el ritmo de los transfers de información en un ordenador,, poner plazo a los juegos electrónicos. Se puede utilizar este tipo de montaje para limitar el tiempo de respuesta de ciertos juegos (preguntas, ajedrez,...) o también para limitar el tiempo de funcionamiento de motores en maquetas. INTERRUPTOR TEMPORIZADOR MEJORADO Este circuito utiliza de nuevo el montaje Darlington de dos transistores. Es sin embargo un poco más simple que el anterior ya que los dos transistores están conectados sin la mediación de una resistencia de colector. Este circuito reacciona a corrientes muy débiles en la base del transistor T1 y la descarga del condensador se hace pues mas lentamente a través de T1,. La bombilla queda iluminada así mas tiempo. Todos los elementos necesarios para este montaje se han suministrado por lo que se puede hacer el montaje como se indica en la figura. T 1 T 2 - con montaje Darlington 7

8 Conectando un Potenciómetro en paralelo con el condensador electrolítico, se puede regular el tiempo de duración de la iluminación. Se puede regular con bastante precisión el momento en que la bombilla debe apagarse. T 2... con potenciómetro EL DETECTOR DE LUZ Fijar las chinchetas en el contrachapado como se indica en la figura y soldar los componentes. Poner atención en la conexión del transistor y de las resistencias (no invertir su posición). Manipular la fotorresistencia con precaución ya que es muy frágil. Resistencia R1 = 1,8 kohm (marrón, gris, rojo) Resistencia R2 = 2,2 kohm (rojo, gris, rojo) LDR LDR es la abreviación de : Light Depended Resistor (resistencia dependiente de la luz) Son de coeficiente negativo de luminosidad, es decir, a mayor luminosidad menor resistencia. T LDR 8

9 Funcionamiento del montaje Montaje detector de luz Cuando se conecta la pila (máximo 6 V) la bombilla se enciende. Porqué? La fotorresistencia recibe luz por lo que presenta poca resistencia. El potencial en la base del transistor es suficiente para que se desbloquee. La resistencia R2 limita la corriente de base y protege al transistor. La resistencia R1 limita la corriente en la fotorresistencia ya que una luz muy fuerte podría hacer un cortocircuito. Montaje detector de oscuridad Cuando se conecta la pila (máximo 6 V) la bombilla no se enciende. Porqué? A la luz, la fotorresistencia presenta una débil resistencia> El potencial en la base del transistor es por tanto negativo, lo que bloquea al transistor y la bombilla permanece apagada. Si la resistencia esta en la oscuridad, la resistencia es alta y el potencial en la base del transistor será positivo. La corriente circula entonces a través de R2 que pone en marcha al transistor y la bombilla se enciende. Detector de luz Detector de oscuridad LDR T = Transistor BC 548 R1 = 1,8 kohm R2 = 2,2 kohm LDR Aplicaciones técnicas del montaje El uso más conocido seguramente es la barrera luminosa de los grandes almacenes que regula la apertura de las puertas. El circuito puede servir para el encendido automático del alumbrado de la calle o de las luces de posición de un coche. Se puede utilizar este montaje como sistema de alarma de un cajón o en un armario. Si alguien abre el cajón o el armario, la luz penetrara y pondrá en marcha la alarma sonora si se ha sustituido la bombilla por un zumbador. Utilizando un relé se puede empalmar con muchos otros circuitos. También se puede realizar una barrera luminosa con este montaje, es suficiente dirigir el haz luminoso de una linterna al LDR. si el haz de luz se interrumpe por alguien que pasa, el interruptor conmuta. En este caso, se recomienda introducir el LDR en un tubito de cartón, para que sea solo la luz de la linterna la que tenga influencia en la fotorresistencia y no la luz ambiental. 9

10 EL DETECTOR DE CALOR Fijar las chinchetas en el contrachapado como se indica en la figura y soldar los componentes. Poner atención en la conexión del transistor y del potenciómetro. Resistencia de 1,8 kohm (marrón, gris, rojo) Termistor de 4,7 kohm Potenciómetro de 10 kohm R 3 Funcionamiento del montaje En este montaje se emplea un termistor NTC (a mayor temperatura menor resistencia). Cuando se conecta la pila (máximo 6 V), la bombilla no se enciende. Porqué? El termistor NTC tiene una débil resistencia cuando hace calor y una resistencia elevada cuando hace frío. El calor de la mano es suficiente para calentar el termistor y volverlo conductor. No acercar nunca una llama al termistor ya que se podría destruir. Las fuentes de calor pueden ser: agua caliente, aire caliente o metal caliente si el contacto con el termistor es bueno. Cuando se caliente el termistor se hace conductor y la corriente circula a través del potenciómetro hacia la base del transistor que se desbloquea y se enciende la bombilla. La resistencia R2 impide el cortocircuito de la pila y el potenciómetro permite regular la sensibilidad del montaje. Al cambiar la resistencia R2 por el termistor y viceversa, la bombilla se enciende cuando el termistor no esta caliente. Cuando se calienta, la corriente circula a través de R2 y del termistor, pero no a la base del transistor que se bloquea y la bombilla se apaga. 10

11 Esquema eléctrico R1 = Potenciómetro de 10 kohm R 3 R2 = Resistencia de 1,8 kohm R3 = Termistor Aplicaciones técnicas del montaje Los termistores se utilizan cuando se quiere poner en marcha determinados aparatos a determinadas temperaturas. Por ejemplo para preservar ciertos aparatos de un sobrecalentamiento, el termistor puede arrancar un ventilador. En una lavadora el termistor corta el calentamiento del agua cuando llega a la temperatura deseada, fijada previamente con el potenciómetro. El termistor también puede servir como indicador de nivel por ejemplo en los depósitos de fuel. El fuel es mas frío que el aire y el termistor detiene el llenado cuando el liquido lo toca. También se utilizan para el control de temperatura en un sistema de calefacción central Se puede utilizar este montaje como termostato para poner en marcha un ventilador cuando haga demasiado calor en una habitación. Introduciendo el termistor en un liquido para beber (té, café,..) el encendido de un bombilla puede indicar que ya ha alcanzado la temperatura deseada. Idear otras posibles aplicaciones del termistor actuando por exceso o por defecto de temperatura. 11